JP2014176220A - Electrical angle adjustment method for motor and axial vibration inspection method - Google Patents

Electrical angle adjustment method for motor and axial vibration inspection method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultra-high speed motor capable of correcting a delay of a sensor signal during high-speed rotation by suppressing axial vibration caused by imbalance of a rotor.SOLUTION: By comparing a position sensor signal that detects an edge of a tooth section of a sensor target mounted on the rotor side of a motor to a phase of an induced voltage under a non-energized state, an offset amount between a mechanical angle and an electrical angle signals obtained from the position sensor signal are stored in a memory for each rotational speed, and the position sensor signal is corrected based on the stored offset amount.

Description

この発明は、インバータを用いて制御する電動機において、電動機の電気角と回転角度センサより求まる機械角の偏差を補正する電気角調整方法および軸振動検査方法に関するものである。   The present invention relates to an electric angle adjustment method and a shaft vibration inspection method for correcting a deviation between an electric angle of a motor and a mechanical angle obtained from a rotation angle sensor in an electric motor controlled using an inverter.

交流電動機、特に同期電動機は磁極位置に基づいて供給する電流を制御することが必要であるが、電動機の磁極位置を表わす電気角と電動機の機械的な回転角度を検出する機械角は、物理的に合致していないため、このようなずれを補正して電動機を駆動する技術が知られている。   AC motors, in particular synchronous motors, need to control the current supplied based on the magnetic pole position, but the mechanical angle for detecting the electrical angle representing the magnetic pole position of the motor and the mechanical rotation angle of the motor is physically Therefore, a technique for driving the electric motor by correcting such a deviation is known.

すなわち、電動機回転子の磁極位置を検出する位置センサを用いて電動機を制御する電動機制御装置においては、位置センサを取り付ける際に生じる物理的な位置ずれ(取り付け誤差)によって、位置センサに基づく位相と実際の磁極位置との間にずれが生じることになり、この結果、制御特性の劣化を招き、例えば所望のトルク、効率が得られないといった問題が生じる可能性がある。
また、一般的な電動機と異なり、例えば7万rpm以上の超高速電動機においては、セン
サ自体が回転位置信号を検出してから制御用のマイクロコンコンピュータへ入力されるまでの遅れ時間もあり、位置センサに基づく位相と実際の磁極位置(電気角位相)の相関を取ることが難しい。
That is, in an electric motor control device that controls an electric motor using a position sensor that detects a magnetic pole position of an electric motor rotor, a phase based on the position sensor is caused by a physical misalignment (attachment error) that occurs when the position sensor is attached. A deviation occurs from the actual magnetic pole position. As a result, the control characteristics are deteriorated, and there is a possibility that a desired torque and efficiency cannot be obtained, for example.
In addition, unlike a general motor, for example, in an ultra-high speed motor of 70,000 rpm or more, there is a delay time from when the sensor itself detects the rotational position signal until it is input to the control microcomputer. It is difficult to correlate the phase based on the sensor and the actual magnetic pole position (electrical angle phase).

また、超高速モータにおいては、電動機の回転子にアンバランスがあると、電動機で所望のトルクが得られないといった問題だけでなく、高速回転時に軸振動が大きくなり軸受け部に損傷を与える可能性がある。このため、電動機の回転子側で機械的なバランス調整を取った後に固定子に組み付けることが一般的であるが、固定子側に組み付けた後、回転子と固定子の間で発生する磁気吸引力などにより応力が発生するため、最終的なバランス検査は、回転子を固定子に組み付けた状態で実施することが望ましい。   In addition, in an ultra-high speed motor, if there is an imbalance in the rotor of the motor, not only the problem that the desired torque cannot be obtained by the motor, but also the shaft vibration may increase during high-speed rotation and damage the bearing part. There is. For this reason, it is common to assemble to the stator after adjusting the mechanical balance on the rotor side of the electric motor. However, the magnetic attraction generated between the rotor and the stator after being assembled to the stator side. Since stress is generated by force or the like, it is desirable that the final balance inspection is performed with the rotor assembled to the stator.

このような背景を受け、例えば特許文献1には、位置センサの位相を補正するために、磁極位置検出値と電機子の相電圧からモータ巻線と磁極位置が一致する点とエンコーダ出力信号との差分をオフセット量として調整演算するオフセット調節器を設けるものが示されている。   In view of such a background, for example, in Patent Document 1, in order to correct the phase of the position sensor, the point where the motor winding and the magnetic pole position coincide with each other from the detected magnetic pole position value and the phase voltage of the armature, and the encoder output signal In this example, an offset adjuster that performs an adjustment operation using the difference between the two as an offset amount is provided.

また、特許文献2には極性の異なる2種類の電流を固定子に通電して発生した2種類のトルクの和を計算し、和がゼロになった点をオフセット値として電気角と機械角のオフセットを調整するものが示されている。   Patent Document 2 calculates the sum of two types of torque generated by applying two types of currents of different polarities to the stator, and sets the electrical angle and mechanical angle as the offset value at the point where the sum is zero. What adjusts the offset is shown.

また、特許文献3には回転子に複数の歯部を備えたものを取り付け、歯部を間に挟み、光学式のセンサを相互に対向する位置に配設して軸振動を検出するものが示されている。   In Patent Document 3, a rotor provided with a plurality of tooth portions is attached, the tooth portions are sandwiched between them, and optical sensors are arranged at positions facing each other to detect axial vibration. It is shown.

また、特許文献4には回転子に固定子を組み付けた状態で、実際に駆動するインバータとは別にバランス修正用の専用のインバータを用いて駆動することによって、電動機のバランスを調整するものが示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561 discloses a method in which the balance of the motor is adjusted by driving using a dedicated inverter for balance correction in addition to the inverter that is actually driven in a state where the stator is assembled to the rotor. Has been.

特開2003−79185号公報JP 2003-79185 A 特開平10−262397号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-262397 特開2010−185838号公報JP 2010-185838 A 特開2007−183203号公報JP 2007-183203 A

上述の特許文献1のように位置センサによる位相と電気角の位相の取り付け誤差に起因するオフセット量を調整しても、回転速度が上昇すると、得られたオフセット量で補正してもセンサ信号の遅れ誤差などにより所望の制御特性が得られないという課題がある。   Even if the offset amount due to the error in mounting the phase of the position sensor and the phase of the electrical angle is adjusted as in Patent Document 1 described above, if the rotational speed increases, the sensor signal signal may be corrected even if the offset amount is corrected. There is a problem that desired control characteristics cannot be obtained due to a delay error or the like.

また、特許文献2のものでは、所定の回転数のみで動かす電動機では有効であるが、様々な回転数で制御調整を行う電動機においては、制御調整の点数が増加し、また、センサ信号の遅れが考慮されていないため、所望の制御特性が得られないという課題がある。   In addition, in Patent Document 2, it is effective for an electric motor that operates only at a predetermined rotational speed. However, in an electric motor that performs control adjustment at various rotational speeds, the number of points for control adjustment increases, and the delay of the sensor signal is increased. Therefore, there is a problem that desired control characteristics cannot be obtained.

さらに、特許文献3のものでは、光学式のセンサを対向に備え、軸振動を検出するものであるため、対向するセンサの処理速度に差異があった場合、正確に軸振動を計測できないという課題や、センサの取り付けに誤差があった場合、正確に軸振動を計測できないという課題がある。   Furthermore, since the thing of patent document 3 is equipped with an optical sensor in opposition and detects axial vibration, when there is a difference in the processing speed of the facing sensor, the problem that axial vibration cannot be measured accurately. In addition, when there is an error in sensor mounting, there is a problem that shaft vibration cannot be measured accurately.

また、特許文献4のものでは、電動機のバランス修正を専用のモータドライバを用いて実施するものであるが、専用のバランス修正用のドライバで通電するため、検査用のモータドライバを準備する必要があるという課題がある。前述したとおり、電気角と機械角のオフセット量を正確に取らなければ、所望の制御特性が得られないという課題があり、専用のモータドライバで検査するモータの特性を記憶させることはシステムが複雑になることになる。   In Patent Document 4, the balance of the electric motor is corrected using a dedicated motor driver. However, since power is supplied using a dedicated balance correcting driver, it is necessary to prepare a motor driver for inspection. There is a problem that there is. As described above, there is a problem that the desired control characteristic cannot be obtained unless the offset amount of the electrical angle and the mechanical angle is accurately taken, and storing the characteristic of the motor to be inspected by the dedicated motor driver is a complicated system. Will be.

この発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、システムを複雑化させることなく、様々な回転数におけるセンサ信号の遅れに対応して制御することが可能な電動機の電気角調整方法および軸振動検査方法を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can adjust the electrical angle of an electric motor that can be controlled in response to sensor signal delays at various rotational speeds without complicating the system. A method and a shaft vibration inspection method are provided.

この発明に係る電動機の電気角調整方法は、電動機の回転子側に設けられ、歯部を有するセンサターゲットと、前記電動機の固定子側に設けられ、前記センサターゲットの歯部の立ち上り又は立ち下がりエッジを検出する位置センサを備え、 前記電動機を運転状態にして回転数を上昇させた後、前記電動機が無通電状態にあるときに前記電動機の誘起電圧を検出し、前記誘起電圧と前記位置センサの信号との関係から、前記位置センサから演算される機械角と前記回転子の磁極位置と前記固定子の巻線より求められる電気角の差分をオフセット量として算出するとともに、
前記電動機の回転数を異ならせて前記オフセット量を算出し、これらのオフセット量をメモリに記憶させ、前記電動機の運転時に前記回転数に応じて記憶された前記オフセット量に基づいて前記電動機を制御することを特徴とするものである。
また、電動機の電気角調整方法を用いて算出したオフセット量に基づき、回転子の軸振動を判定するようにしたものである。
An electric angle adjustment method for an electric motor according to the present invention includes a sensor target provided on a rotor side of an electric motor and having a tooth part, and a rising or falling edge of a tooth part of the sensor target provided on a stator side of the electric motor. A position sensor for detecting an edge, and after increasing the number of revolutions with the electric motor in an operating state, detecting an induced voltage of the electric motor when the electric motor is in a non-energized state, and detecting the induced voltage and the position sensor And the difference between the mechanical angle calculated from the position sensor, the magnetic pole position of the rotor and the electrical angle obtained from the winding of the stator, as an offset amount,
The amount of offset is calculated by varying the number of revolutions of the motor, the amount of offset is stored in a memory, and the motor is controlled based on the amount of offset stored in accordance with the number of revolutions during operation of the motor. It is characterized by doing.
Further, the shaft vibration of the rotor is determined based on the offset amount calculated using the electric angle adjustment method of the electric motor.

この発明によれば、電動機の回転子部に取り付けられた歯部のエッジを検出する位置センサ信号と、通電していない状態での誘起電圧を比較することで、センサ信号から得られる機械角と電気角信号のオフセットをとり、また、オフセットは1点だけでなく、回転数ごとにマップを設けることで、機械角と電気角の取り付け誤差に起因するオフセットだけでなく、センサ応答遅れ・通信遅れを考慮したオフセットマップを設けることが可能とな
る。また、各エッジ毎のオフセット量を比較することで軸振動の大きさも把握できるため、軸振動の検査と同時にオフセット調整が可能となる。
According to this invention, the mechanical angle obtained from the sensor signal can be obtained by comparing the position sensor signal for detecting the edge of the tooth portion attached to the rotor portion of the electric motor with the induced voltage in a state where current is not applied. By taking an offset of the electrical angle signal and providing a map for each rotation speed instead of only one point, not only the offset caused by the mounting error between the mechanical angle and electrical angle, but also the sensor response delay and communication delay It is possible to provide an offset map in consideration of the above. Further, since the magnitude of the shaft vibration can be grasped by comparing the offset amount for each edge, the offset adjustment can be performed simultaneously with the shaft vibration inspection.

この発明の実施の形態1に係る電動機の要部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principal part structure of the electric motor which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る電動過給機の制御回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control circuit of the electric supercharger which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るセンサオフセット特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the sensor offset characteristic which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る電動機の電気角調整方法および軸振動検査方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the electrical angle adjustment method and shaft vibration test method of the electric motor which concern on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る電動機の要部構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the principal part structure of the electric motor which concerns on Embodiment 2 of this invention.

実施の形態1.
以下、この発明を実施の形態である図面を参照して説明する。
図1は、この発明の好ましい形態の1つである電動機の要部構成を示す模式図で、説明を判り易くするために2極対の3相同期電動機を例にしているが、この発明が適用される電動機に制約はない。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings as embodiments.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the main part of an electric motor which is one of the preferred embodiments of the present invention. In order to make the explanation easy to understand, a two-pole pair three-phase synchronous motor is taken as an example. There are no restrictions on the applied motor.

図1において、電動機1は、3相の電流を流す固定子2と、この固定子2に対向して回転軸に取り付けられた2極対の回転子3と、この回転子3の極対数と同じ歯数の歯部を回転対象に有し、回転軸の一端に取り付けられたセンサターゲット4と、固定子2側に取り付けられ、センサターゲット4の歯部の立ち上がり又は立ち下がりのエッジを検出するホールセンサなどの位置センサ5とを備える。   In FIG. 1, an electric motor 1 includes a stator 2 for passing a three-phase current, a two-pole pair of rotors 3 that are attached to a rotating shaft so as to face the stator 2, and the number of pole pairs of the rotor 3. The rotation target has the same number of teeth as the rotation target, and is attached to one end of the rotation shaft and the stator 2 side, and detects the rising or falling edge of the tooth portion of the sensor target 4. And a position sensor 5 such as a hall sensor.

ここで、回転子3とセンサターゲット4は、予め定められた取り付け角度で回転軸に圧入もしくはネジなどで締め付けて固定されており、これらの組立て体でバランス調整を実施したものを固定子2に組み付けることが望ましい。すなわち、予め回転子3とセンサターゲット4との組立て体でバランス調整を実施して置くことによって、これらを固定子2に組み付けた状態では組み付け時のアンバランスによる軸振動の検査を行うことのみによってバランス調整を済ませることができる。また、回転子3側でバランス調整を行っていない状態で固定子2に組み付けた場合に比し、軸振動を抑制して軸受けの損傷を防ぐことができる。   Here, the rotor 3 and the sensor target 4 are fixed by being press-fitted into the rotating shaft or tightened with screws or the like at a predetermined mounting angle, and the balance adjusted with these assemblies is attached to the stator 2. It is desirable to assemble. That is, by performing balance adjustment with the assembly of the rotor 3 and the sensor target 4 in advance, in the state where these are assembled to the stator 2, only by examining the shaft vibration due to unbalance at the time of assembly. Balance adjustment can be completed. Further, the shaft vibration can be suppressed and damage to the bearing can be prevented as compared with the case where it is assembled to the stator 2 in a state where balance adjustment is not performed on the rotor 3 side.

また、センサターゲット4と回転子3を固定する場合、磁極位置の電気角に対して機械的に取り付けたセンサによる機械角を誤差なく取り付けることは困難であるものの、できる限りの精度をもって取り付けることは可能である。したがって、組み付けの際にある程度電気角と機械角を合わせて置くことによって、最終的に電気角と機械角のオフセット値を設定する工程において一定以上の制御性能を確保することが可能となる。   When the sensor target 4 and the rotor 3 are fixed, it is difficult to attach the mechanical angle by the sensor mechanically attached to the electrical angle at the magnetic pole position without error, but it is not possible to attach with the highest possible accuracy. Is possible. Therefore, by setting the electrical angle and the mechanical angle to some extent at the time of assembly, it becomes possible to ensure a certain level of control performance in the process of finally setting the offset value of the electrical angle and the mechanical angle.

さらに、位置センサ5は、磁束を計測することによってセンサターゲット4との距離を計測し、センサターゲット4のエッジが通過した瞬間を検出するが、複数の位置センサ5を備えてもよく、1つの場合より精度よく電気角と機械角のオフセット量を検出することが可能となる。   Further, the position sensor 5 measures the distance from the sensor target 4 by measuring the magnetic flux, and detects the moment when the edge of the sensor target 4 passes, but may include a plurality of position sensors 5. It becomes possible to detect the offset amount of the electrical angle and the mechanical angle with higher accuracy than the case.

次に、図1に示す電動機を適用した電動過給機の制御動作を機能ブロックである図2を用いて説明する。   Next, the control operation of the electric supercharger to which the electric motor shown in FIG. 1 is applied will be described with reference to FIG. 2 which is a functional block.

図2において、電動過給機11は、位置センサ5を含む電動機1、この電動機1を制御する電流制御器12、電力変換機13、位相生成器14などを備えており、このうち電流制御器12、位相生成器14はマイクロコンピュータで演算される機能ブロックであり、電力変換機13は主にスイッチング素子などから成る回路ブロックである。この他の構成は省略している。   In FIG. 2, the electric supercharger 11 includes an electric motor 1 including a position sensor 5, a current controller 12 for controlling the electric motor 1, a power converter 13, a phase generator 14, and the like. 12, the phase generator 14 is a functional block calculated by a microcomputer, and the power converter 13 is a circuit block mainly including a switching element. Other configurations are omitted.

ここで、電流制御器12は、上位のコントローラ(図示しない)から回転速度指令とバッテリ電圧を示す電圧センサ信号と位置センサ5の出力信号を受け、電動機1へ通電する電流の大きさを表す3相DUTY指令値と通電するタイミングを表す電圧位相の演算を行う。   Here, the current controller 12 receives a rotation speed command, a voltage sensor signal indicating the battery voltage, and an output signal of the position sensor 5 from a host controller (not shown), and represents the magnitude of the current that is supplied to the motor 1 3 A phase calculation is performed for the phase duty command value and the voltage phase indicating the energization timing.

この電圧位相の演算は、電気的な角度で演算されるため、実際の機械角度と合わせるためには電気角と機械角のオフセットを除去する必要があり、これを位相生成器14により演算されるオフセット値を加算することにより除き、この結果、電動機1を高効率に運転させることが可能となる。   Since the voltage phase is calculated using an electrical angle, it is necessary to remove the electrical angle and the mechanical angle offset in order to match the actual mechanical angle, and this is calculated by the phase generator 14. As a result, the electric motor 1 can be operated with high efficiency except by adding the offset value.

次に、位置センサ5の信号と電動機1の固定子巻線に生じる誘起電圧の関係ついて説明する。位置センサ5の信号は、電動機1の回転子3に取り付けられたセンサターゲット4の磁極位置に応じて出力されるため、位置センサ5の信号と固定子巻線に生じる誘起電圧は対応がとれる。例えば、位置センサ5の信号の立ち上がりと立ち下がりは、それぞれ誘起電圧の立ち上がりと立ち下がりと理想的には一致する。ただし、位置センサ5の取り付け誤差がある場合はずれが生じる。一般的に組み付け精度の限界があるので、電気角と機械角は一定のオフセットを持つことになる。   Next, the relationship between the signal of the position sensor 5 and the induced voltage generated in the stator winding of the electric motor 1 will be described. Since the signal of the position sensor 5 is output according to the magnetic pole position of the sensor target 4 attached to the rotor 3 of the electric motor 1, the signal of the position sensor 5 and the induced voltage generated in the stator winding can correspond. For example, the rise and fall of the signal of the position sensor 5 ideally match the rise and fall of the induced voltage, respectively. However, when there is an attachment error of the position sensor 5, a deviation occurs. In general, since there is a limit to the assembly accuracy, the electrical angle and the mechanical angle have a certain offset.

通常の電動機1の回転数であれば、この一定のオフセット値を補正することによって精度よくセンサ信号を利用することが可能であるが、電動過給機11のように数万rpmで超高速に回転する電動機1に関しては、取り付け位置のオフセット補正をしても、高速回転域で運転する際にセンサ信号の遅れが生じるため、高効率に運転することが困難となる。   If the rotational speed of the normal electric motor 1 is used, it is possible to use the sensor signal with high accuracy by correcting this constant offset value. With respect to the rotating electric motor 1, even if the offset correction of the attachment position is performed, a sensor signal is delayed when operating in the high-speed rotation region, so that it is difficult to operate with high efficiency.

このため、この実施形態1では、位相生成器14に予め電動機1の回転数に応じたオフセット値をマップとして持たせ、この出力に応じて電動機1を制御させることにより、センサ信号の遅れに対しても補正することが可能となる。なお、回転数毎のオフセット値の算出方法に関しては後述する。   For this reason, in the first embodiment, the phase generator 14 is provided with an offset value corresponding to the rotational speed of the electric motor 1 in advance as a map, and the electric motor 1 is controlled according to this output, so that the delay of the sensor signal is prevented. Even if it corrects, it becomes possible. A method for calculating the offset value for each rotation speed will be described later.

次に、図3を用いてセンサオフセットと軸振動の関係に関して説明する。   Next, the relationship between sensor offset and shaft vibration will be described with reference to FIG.

図3は、実施の形態1における電動機1の電気角と位置センサ5により求めた機械角の回転数毎のオフセット値を示す。理想的には回転数毎のオフセットは、図中のReal_Offsetとなる。このとき、回転数毎にオフセット値がずれるのはセンサ信号に遅れがあり、回転数が上昇すると、オフセット値にずれが発生することを意味する。   3 shows the electrical angle of the electric motor 1 and the offset value for each rotational angle of the mechanical angle obtained by the position sensor 5 in the first embodiment. Ideally, the offset for each rotation speed is Real_Offset in the figure. At this time, the offset value deviating for each rotation number means that there is a delay in the sensor signal, and when the rotation number increases, a deviation occurs in the offset value.

ただし、実際には電動機1は、バランス調整後も若干のアンバランスが残っている場合やある回転数で共振する場合がある。よって、回転子3の1回転に立上りエッジを2ヶ所で検出してオフセットマップを算出すると、図3に示すように第一のエッジより算出される第一のオフセットOffset1と第二のエッジより算出される第二のOffset2のように2本のオフセットマップを計算することになる。この2本のオフセットマップはアンバランス量が大きければ大きいほど差分が大きくなる。   However, in practice, the electric motor 1 may resonate at a certain number of revolutions when there is some unbalance remaining after balance adjustment. Therefore, when the offset map is calculated by detecting two rising edges in one rotation of the rotor 3, it is calculated from the first offset Offset1 calculated from the first edge and the second edge as shown in FIG. Two offset maps are calculated as in the second Offset2. The difference between the two offset maps increases as the unbalance amount increases.

したがって、この発明においては、このオフセットマップを用いて電気角と機械角のオフセットを調整するとともにアンバランスに伴う軸振動を検査することが可能となる。
例えば、第一のオフセットOffset1と第二のオフセットOffset2にそれぞれ上限値Offset_u、下限値Offset_lを設け、この範囲から外れる場合は、軸振動が大きいと判定することができる簡易的な軸振動の検査が可能となる。
Therefore, in the present invention, it is possible to inspect the shaft vibration accompanying the unbalance while adjusting the offset between the electrical angle and the mechanical angle using the offset map.
For example, an upper limit value Offset_u and a lower limit value Offset_l are provided for the first offset Offset1 and the second offset Offset2, respectively. It becomes possible.

次に、図4のフローチャートに基づいて、電動機の電気角調整方法と軸振動検査方法に関する具体的な動作に関して説明する。   Next, specific operations relating to the electric angle adjustment method and the shaft vibration inspection method of the motor will be described based on the flowchart of FIG.

図において、まず、ステップS1では電動機1の固定子巻線に供給される信号などから回転数が所定値以上か否かを判定する。調整の際は、オフセットマップは、回転子3とセンサターゲット4の取り付けを行う際の目標オフセットを用いて駆動する。まずは目標オフセットを用いて電動機1を所定の回転数以上に駆動する。一般的に電動過給機11は低回転時になると、自身のコギングトルクの影響や軸受けの調心機能が低下してくるため、回転が不安定となる。
すなわち、電動機1の低回転時は、機械角と電気角の関係を定めるのに適しておらず、回転数が所定値以上でなければ調整を終了し、回転数が所定値以上になるのを待って次のステップへ進む。
In the figure, first, in step S1, it is determined from the signal supplied to the stator windings of the electric motor 1 whether or not the rotational speed is equal to or greater than a predetermined value. At the time of adjustment, the offset map is driven using a target offset when the rotor 3 and the sensor target 4 are attached. First, the electric motor 1 is driven to a predetermined rotational speed or more using the target offset. In general, when the electric supercharger 11 is rotated at a low speed, the influence of its own cogging torque and the alignment function of the bearing are lowered, so that the rotation becomes unstable.
That is, when the motor 1 is rotating at a low speed, it is not suitable for determining the relationship between the mechanical angle and the electrical angle. If the rotational speed is not equal to or greater than a predetermined value, the adjustment is terminated and Wait and go to the next step.

次に、回転数が所定値以上になると、電動機1への通電を停止する。(ステップS2)なお、電動機1に通電している状態では、電動機1に生じる誘起電圧と位置センサ5のオフセットの関係が一意に定まらないため、オフセットの補正を実施しない。   Next, when the number of rotations exceeds a predetermined value, the energization of the electric motor 1 is stopped. (Step S2) In the state where the electric motor 1 is energized, since the relationship between the induced voltage generated in the electric motor 1 and the offset of the position sensor 5 is not uniquely determined, the offset is not corrected.

次に、電動機1に生じる誘起電圧と、センサターゲット4のエッジ通過により検出された位置センサ5の第一のエッジ信号および第二のエッジ信号とから電気角と機械角のオフセットを算出する。(ステップS3)   Next, an offset between the electrical angle and the mechanical angle is calculated from the induced voltage generated in the electric motor 1 and the first edge signal and the second edge signal of the position sensor 5 detected by passing the edge of the sensor target 4. (Step S3)

次に、ステップS3で算出された第一のオフセット値と第二のオフセット値の差分をとる。(ステップS4)このとき、検査として予め定められた回転数で差分の大きさが所定値以上の場合は、軸振動が大きいと検査で判定し、オフセット値の記憶を行なわず、処理を終了する。
この判定は、最終段階において、マイコンに記憶されたメモリのオフセット値を読み出すことにより回転数に対応するオフセット値がないことにより判定することが可能である。
なお、軸振動が大きいと判定された電動機1は、例えば、シャフトなどを削りバランス調整してステップS1に戻ってもよく、あるいは軸振動のレベルが大きい電動機1に関しては、固定子2と回転子3を分解してそれぞれの検査を行い、再組み立て後にステップS1に戻ってもよい。
Next, the difference between the first offset value and the second offset value calculated in step S3 is taken. (Step S4) At this time, if the magnitude of the difference is greater than or equal to a predetermined value at a predetermined number of revolutions as an inspection, it is determined by the inspection that the shaft vibration is large, and the process is terminated without storing the offset value. .
This determination can be made in the final stage by reading the memory offset value stored in the microcomputer and not having an offset value corresponding to the rotational speed.
The electric motor 1 determined to have a large shaft vibration may return to step S1 by, for example, shaving a shaft or the like, or return to step S1. Alternatively, for the motor 1 having a large shaft vibration level, the stator 2 and the rotor. 3 may be disassembled to perform each inspection, and the process may return to step S1 after reassembly.

次に、第一のオフセット値と第二のオフセット値の平均をオフセット値として算出し(ステップS5)、オフセット平均を位相補正量設定としてマイコンのメモリに記憶させる。(ステップS6)
このようなステップを回転数を変えて繰り返し、回転数毎のオフセット値をメモリに記憶させ、位相生成器14の演算に利用させることになる。
Next, an average of the first offset value and the second offset value is calculated as an offset value (step S5), and the offset average is stored in the memory of the microcomputer as a phase correction amount setting. (Step S6)
Such steps are repeated while changing the number of revolutions, and the offset value for each number of revolutions is stored in the memory and used for the calculation of the phase generator 14.

なお、上記の実施例においては、ステップS4で差分の大きさが所定値以上の場合は、オフセット値の記憶を行なわないように構成したが、オフセット量をそのまま記憶させ、この記憶値を読み出して軸振動の検査を行なわせることも可能である。
また、本実施例では特に言及していないが、センサ遅れが一定値である場合は、図3に示したように全ての回転数で特性をとらず、例えば90000rpm、60000rpm、30000rpmなどの3点の特性をとり、補間演算などによりオフセットマップを近似させることが可能である。このようにすることによって着目したい回転数を見ることができ、測定点数を削減することによってより検査工数を低減し、しかも同様の効果を得ることが可能となる。
In the above embodiment, the offset value is not stored when the difference is greater than or equal to the predetermined value in step S4. However, the offset amount is stored as it is, and the stored value is read out. It is also possible to inspect shaft vibration.
Although not specifically mentioned in the present embodiment, when the sensor delay is a constant value, the characteristics are not taken at all the rotational speeds as shown in FIG. 3, for example, three points such as 90000 rpm, 60000 rpm, 30000 rpm, Thus, the offset map can be approximated by an interpolation calculation or the like. By doing so, it is possible to see the number of rotations to be noticed, and by reducing the number of measurement points, it is possible to further reduce the inspection man-hours and obtain the same effect.

また、予め電動機1の作動回転数範囲内に共振点を持つことが判っている場合は、回転子3を固定子2に組み付けて検査する際の減衰効果を確認することが可能となる。例えば、一般的に回転子3の剛性などから決まる共振回転数を持つ場合、固定子2に組み付ける際に減衰の効果を期待するため、ゴムダンパなどを介して固定されるが、このときゴムダンパにより正しく減衰効果が得られるかは、回転子3と固定子2を組み付けた状態でなければ計測できない。
したがって、本発明のように電動機1の回転子3と固定子2を組み付けた状態で軸振動を検査することによって共振を持つ場合も減衰効果を確認することができる。
Further, when it is known in advance that the resonance point is within the operating rotational speed range of the electric motor 1, it is possible to confirm the damping effect when the rotor 3 is assembled to the stator 2 and inspected. For example, in general, when having a resonance rotational speed determined by the rigidity of the rotor 3 or the like, it is fixed via a rubber damper or the like in order to expect a damping effect when assembled to the stator 2. Whether the damping effect can be obtained can be measured only when the rotor 3 and the stator 2 are assembled.
Therefore, the damping effect can be confirmed even in the case of having resonance by inspecting the shaft vibration in the state where the rotor 3 and the stator 2 of the electric motor 1 are assembled as in the present invention.

以上のような実施の形態1によれば、電動機1のセンサ信号から得られる機械角と電気角信号の機械的なずれに起因するオフセットの補正だけでなく、センサ応答遅れ、通信遅れを考慮したオフセットマップを設けることが可能となる。これにより超高速回転時にも、電動過給機の電動機1を効率良く運転させることが可能となる。また、複数のエッジ毎のオフセット量を比較することによって軸振動の大きさも把握することができるため、オフセット調整とともに軸振動の検査が可能となる。   According to the first embodiment as described above, not only the offset correction caused by the mechanical deviation between the mechanical angle obtained from the sensor signal of the electric motor 1 and the electrical angle signal but also the sensor response delay and communication delay are taken into consideration. An offset map can be provided. As a result, it is possible to efficiently operate the electric motor 1 of the electric supercharger even during the ultra-high speed rotation. Further, since the magnitude of the shaft vibration can be grasped by comparing the offset amounts for each of the plurality of edges, the shaft vibration can be inspected together with the offset adjustment.

なお、実施の形態1では、電動過給機の回転数に応じたオフセットマップを持たせるように構成したが、回転数毎のオフセット勾配が大きい場合は、センサ遅れが大きいと判断してセンサオフセット量の算出を停止し、検査品を不適格としてもよい。例えば、センサ信号の遅れが大きい場合は、回転数毎のオフセット勾配が大きくなる。所定の回転数毎のオフセット勾配を持つ位置センサを用いることでセンサ特性が異常なものを除去することが可能となる。   In the first embodiment, the offset map corresponding to the rotation speed of the electric supercharger is provided. However, when the offset gradient for each rotation speed is large, it is determined that the sensor delay is large and the sensor offset is set. The calculation of the quantity may be stopped and the inspection product may be ineligible. For example, when the delay of the sensor signal is large, the offset gradient for each rotation speed increases. By using a position sensor having an offset gradient for each predetermined number of revolutions, it is possible to remove those with abnormal sensor characteristics.

実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2について説明する。
この実施の形態2は、図5に示すように電動機1の回転子3に取り付けられたセンサターゲット4の取付け側と反対側に気体を圧縮するコンプレッサインペラ20を配置したものである。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment of the present invention will be described below.
In the second embodiment, as shown in FIG. 5, a compressor impeller 20 that compresses gas is disposed on the opposite side of the sensor target 4 attached to the rotor 3 of the electric motor 1.

このような構成のもとで、具体的なオフセット調整は、実施の形態1と同様であるが、軸振動が大きく、再度バランス調整することが必要となった場合、コンプレッサインペラ20は圧縮特性への影響があり、バランス調整が困難である。一方でセンサターゲット4は、エッジ部以外は特性に影響がないため、バランス調整に適している。   Under such a configuration, the specific offset adjustment is the same as that of the first embodiment. However, when the shaft vibration is large and it is necessary to adjust the balance again, the compressor impeller 20 has a compression characteristic. It is difficult to adjust the balance. On the other hand, the sensor target 4 is suitable for balance adjustment because there is no influence on the characteristics other than the edge portion.

したがって、このように超高速電動機を電動過給機へ適用した場合は、回転子3の一端にセンサターゲット4を、反対側にコンプレッサインペラ20を配置することにより、バランス調整をセンサターゲット4で行うことにより、電動機1およびコンプレッサインペラ20の圧縮性能を確保しながらバランス調整を容易に行なわせることが可能となる。   Therefore, when the ultrahigh-speed motor is applied to the electric supercharger in this way, the balance adjustment is performed by the sensor target 4 by arranging the sensor target 4 at one end of the rotor 3 and the compressor impeller 20 on the opposite side. This makes it possible to easily adjust the balance while ensuring the compression performance of the electric motor 1 and the compressor impeller 20.

以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その発明の範囲内において、適宜、変形、省略することが可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.

1:電動機、 2:固定子、 3:回転子、 4:センサターゲット、
5:位置センサ、 11:電動過給機 12:電流制御器、
13:電力変換機、 14:位相生成器、 20:コンプレッサインペラ
1: electric motor, 2: stator, 3: rotor, 4: sensor target,
5: Position sensor, 11: Electric supercharger, 12: Current controller,
13: Power converter, 14: Phase generator, 20: Compressor impeller

この発明に係る電動機の電気角調整方法は、電動機の回転子側に設けられ、歯部を有するセンサターゲットと、前記電動機の固定子側に設けられ、前記センサターゲットの歯部の立ち上り又は立ち下がりエッジを検出する位置センサを備え、
記電動機を運転状態にして回転数を上昇させた後、前記電動機が無通電状態にあるときに前記電動機の誘起電圧を検出し、前記誘起電圧と前記位置センサの信号との関係から、前記位置センサから演算される機械角と前記回転子の磁極位置と前記固定子の巻線より求められる電気角の差分をオフセット量として算出するとともに、
前記電動機の回転数を異ならせて前記オフセット量を算出し、これらのオフセット量をメモリに記憶させ、前記電動機の運転時に前記回転数に応じて記憶された前記オフセット
量に基づいて前記電動機を制御するものであって、
前記回転数毎の前記オフセット量よりオフセット勾配を算出し、前記オフセット勾配が所定値以上の場合は、センサオフセット量の算出を停止することを特徴とするものである。
また、電動機の電気角調整方法を用いて算出したオフセット量またはオフセット勾配に基づき、回転子の軸振動を判定するようにしたものである。
An electric angle adjustment method for an electric motor according to the present invention includes a sensor target provided on a rotor side of an electric motor and having a tooth part, and a rising or falling edge of a tooth part of the sensor target provided on a stator side of the electric motor. It has a position sensor that detects edges,
After the pre-Symbol motor increases the number of rotation in the operating state, detects the induced voltage of the motor when the motor is in a non-energized state, the relationship between the signal of the induced voltage and the position sensor, the While calculating the difference between the mechanical angle calculated from the position sensor, the magnetic pole position of the rotor and the electrical angle obtained from the winding of the stator as an offset amount,
The amount of offset is calculated by varying the number of revolutions of the motor, the amount of offset is stored in a memory, and the motor is controlled based on the amount of offset stored in accordance with the number of revolutions during operation of the motor. To do ,
An offset gradient is calculated from the offset amount for each rotation speed, and when the offset gradient is equal to or greater than a predetermined value, the calculation of the sensor offset amount is stopped .
Further, the shaft vibration of the rotor is determined based on the offset amount or the offset gradient calculated using the electric angle adjustment method of the electric motor.

Claims (6)

電動機の回転子側に設けられ、歯部を有するセンサターゲットと、前記電動機の固定子側に設けられ、前記センサターゲットの歯部の立ち上り又は立ち下がりエッジを検出する位置センサを備え、
前記電動機を運転状態にして回転数を上昇させた後、前記電動機が無通電状態にあるときに前記電動機の誘起電圧を検出し、前記誘起電圧と前記位置センサの信号との関係から、前記位置センサから演算される機械角と前記回転子の磁極位置と前記固定子の巻線より求められる電気角の差分をオフセット量として算出するとともに、
前記電動機の回転数を異ならせて前記オフセット量を算出し、これらのオフセット量をメモリに記憶させ、
前記電動機の運転時に前記回転数に応じて記憶された前記オフセット量に基づいて前記電動機を制御することを特徴とする電動機の電気角調整方法。
A sensor target provided on the rotor side of the electric motor and having a tooth part; and a position sensor provided on the stator side of the electric motor and detecting a rising edge or a falling edge of the tooth part of the sensor target;
After increasing the number of revolutions with the motor in an operating state, the induced voltage of the motor is detected when the motor is in a non-energized state, and the position is determined from the relationship between the induced voltage and the signal of the position sensor. While calculating the difference between the mechanical angle calculated from the sensor, the magnetic pole position of the rotor and the electrical angle obtained from the winding of the stator as an offset amount,
The amount of offset is calculated by varying the number of revolutions of the electric motor, these offset amounts are stored in a memory,
An electric angle adjustment method for an electric motor, wherein the electric motor is controlled based on the offset amount stored in accordance with the rotational speed during operation of the electric motor.
前記オフセット量の算出は、前記通電を停止したとき、前記電動機が所定の回転数以上で実施されることを特徴とする請求項1に記載の電動機の電気角調整方法。   2. The electric angle adjustment method for an electric motor according to claim 1, wherein the calculation of the offset amount is performed at a predetermined rotation speed or higher when the energization is stopped. 前記センサターゲットの歯部は、少なくとも2極以上としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機の電気角調整方法。   The electric angle adjustment method for an electric motor according to claim 1, wherein the tooth portion of the sensor target has at least two poles. 前記回転数毎の前記オフセット量より前記回転数毎のオフセット勾配を算出し、前記回転数毎のオフセット勾配が所定値以上の場合は、センサオフセット量の算出を停止することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電動機の電気角調整方法。   The offset gradient for each rotation speed is calculated from the offset amount for each rotation speed, and when the offset gradient for each rotation speed is equal to or greater than a predetermined value, the calculation of the sensor offset amount is stopped. The electric angle adjustment method for an electric motor according to any one of claims 1 to 3. 前記電動機は回転子の一端側にセンサターゲットを、反対側にコンプレッサインペラを配置したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電動機の電気角調整方法。   5. The electric angle adjustment method for an electric motor according to claim 1, wherein a sensor target is arranged on one end side of the rotor and a compressor impeller is arranged on the opposite side of the electric motor. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電気角調整方法を用い、検出した前記オフセット量に基づき、回転子の軸振動を判定するようにした電動機の軸振動検査方法。
A method for inspecting a shaft vibration of an electric motor using the electrical angle adjustment method according to any one of claims 1 to 5, wherein a shaft vibration of a rotor is determined based on the detected offset amount.
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